CN114486514B - 一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，包括筒体、竖立设置在筒体一侧的刚性立柱、转动设置在刚性立柱上部的一字型上杠杆、转动设置在刚性立柱下部的一字型下杠杆；一字型上杠杆前端的上部设置有重力压块、下部设置有与筒体上侧母线相接触的上触头，一字型上杠杆尾端的下部向下竖立设置有激光测距仪；一字型下杠杆前端的上部设置有与筒体下侧母线相接触的下触头，一字型下杠杆尾端的上部设置有检测面；激光测距仪的激光发射方向指向检测面；激光测距仪与一字型上杠杆转动中心之间距离等于上触头与一字型上杠杆转动中心之间距离的N倍。本发明提高了筒体变形量的测量精度，实现了筒体拉伸变形量的连续监测和控制。
Description
技术领域
本发明涉及低温液体罐式集装箱筒体制造检测技术领域，具体涉及一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置。
背景技术
低温液体罐式集装箱是一种外部带有支撑框架的用于装运低温液体的移动式压力容器。低温液体罐式集装箱的核心部件为内容器和外容器，内容器与外容器之间形成夹层空间，通过对夹层空间进行抽真空处理来确保容器的保温绝热性能。低温液体罐式集装箱上的内容器与外容器均为焊接结构件，其为筒体形状且两端设置有封头。其中，作为内容器的筒体(带封头)是由奥氏体不锈钢制成，由于奥氏体不锈钢材料具有很好的高温性能、低温性能和抗腐蚀性能，而且抗拉强度很高，但屈服强度较低。为了进一步提高冷压力容器的机械性能，通常在奥氏体不锈钢冷压力容器制作过程中，需要对奥氏体不锈钢内筒体(带封头)进行应变强化处理，具体是在奥氏体不锈钢筒体内部充入超高压的压力水，在超高水压的作用下，筒体向外膨胀，形成对筒体罐壁的拉伸作用，使得筒体罐壁承受一个大于屈服强度的拉伸应力而产生一定的塑性变形，从而使得其屈服强度得到较大大幅度提高。由于采用了应变强化技术，奥氏体不锈钢筒体的壁厚可以有较大幅度的减小，由此可以大大降低筒体的奥氏体不锈钢材料用量，因此具有很好的经济效益。
在进行奥氏体不锈钢筒体的应变强化时，需要控制筒体的拉伸变形量，防止拉伸变形过量。为此，现有技术通过使用π尺来测量和控制筒体的外径。但是使用π尺来测量筒体外径还存在以下弊端：
一是测量的精度受π尺本身的制造精度的局限，且也与测量人员的测量技能密切相关，一般人员不容易掌握，存在人为测量误差，由此影响了筒体尺寸的测量精度。
二是使用π尺只能进行人工间隙性测量，π尺无法与应变强化系统的控制器(如PLC或MCU等)相连接，从而无法实现筒体拉伸变形量的连续监测和控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，旨在提高筒体变形量的测量精度，并实现筒体拉伸变形量的连续监测和控制。具体的技术方案如下：
一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，包括架空设置在筒体应变强化定位工装上的筒体、竖立设置在所述筒体一侧的刚性立柱、转动设置在所述刚性立柱上部的一字型上杠杆、转动设置在所述刚性立柱下部的一字型下杠杆；所述一字型上杠杆前端的上部设置有重力压块、下部设置有与所述筒体上侧母线相接触的上触头，所述一字型上杠杆尾端的下部向下竖立设置有激光测距仪；所述一字型下杠杆前端的上部设置有与所述筒体下侧母线相接触的下触头，所述一字型下杠杆尾端的上部设置有检测面；所述激光测距仪的激光发射方向指向所述检测面；所述激光测距仪与所述一字型上杠杆转动中心之间距离等于所述上触头与所述一字型上杠杆转动中心之间距离的N倍。
优选的，所述N≥5。
相应的，所述一字型下杠杆上激光测量点与所述一字型下杠杆转动中心之间距离等于所述下触头与所述一字型下杠杆转动中心之间距离的N倍。
上述述一字型上杠杆上重力压块的设置是为了保证上触头与筒体可靠地接触。
为了使得应变强化检测装置的结构较为紧凑，进一步的改进方案是：所述刚性立柱的上部向着所述筒体上部的方向延伸设置有上悬臂座，所述一字型上杠杆通过铰轴转动连接在所述上悬臂座的悬臂端。
同样的，所述刚性立柱的下部向着所述筒体下部的方向延伸设置有下悬臂座，所述一字型下杠杆通过铰轴转动连接在所述下悬臂座的悬臂端。
为了实现应变强化试验的自动控制，进一步的改进方案是：所述激光测距仪通过数据传输线与低温液体罐式集装箱筒体的应变强化系统的控制器相连接。
本发明中，所述刚性立柱的下端连接有法兰盘，所述法兰盘转动设置在底盘上并通过T型螺栓和螺母压紧固定。
通过法兰盘的转动设置，可以将一字型上杠杆和一字型下杠杆旋转至与筒体轴线相平行的位置，从而方便了筒体的吊装。
本发明中，所述筒体应变强化定位工装和所述底盘分别固定在地面工作台上。
为了方便刚性立柱的旋转，所述底盘的上平面沿周向开设有环形槽，所述环形槽的截面形状为T型槽截面形状，所述底盘的下平面开设有连通所述环形槽的通孔，所述T型螺栓向上穿过所述通孔进入所述环形槽中。
本发明中，所述筒体应变强化定位工装的数量为一对，所述筒体的下部支撑定位在一对间隔布置的所述应变强化定位工装上。
为了提高下触头与筒体接触的可靠性，所述一字型下杠杆尾端的下部连接有重量块。
作为本发明的进一步改进，所述刚性立柱上设置有一对挂钩，所述一对挂钩包括通过螺钉固定在所述刚性立柱上部的用于临时固定所述一字型上杠杆的上挂钩、通过螺钉固定在所述刚性立柱下部的用于临时固定所述一字型下杠杆的下挂钩，所述上挂钩的开口部挂住所述一字型上杠杆的杆体，所述下挂钩的开口部挂住所述一字型下杠杆的杆体。
优选的，所述挂钩相对于所述螺钉转动设置并通过所述螺钉进行固定。
通过挂钩相对于所述螺钉的转动设置，使得挂钩无需拆下即能实现挂钩与杠杆的挂接或脱开。
优选的，还可以在筒体应变强化定位工装上设置支撑滚轮，在筒体应变强化实验过程中，将筒体旋转若干角度进行筒体各周向位置的外径测量，或者在筒体旋转过程中进行筒体外径的动态测量(这时筒体应变强化定位工装是采用数控滚轮架，筒体支撑在数控滚轮架上，数控滚轮架与应变强化系统的控制器相连接)，从而可以使得应变强化系统全面掌握筒体的外径尺寸情况，进而有利于更精确地计算和控制应变强化过程中筒体的应变量。注意为了实现筒体外径的动态测量，连接筒体水压工装的接头宜采用中央回转接头，以适应筒体的旋转要求。
采用本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置的检测方法如下：
(1)应变强化检测装置的初始设置：转动应变强化检测装置的刚性立柱，使得一字型上杠杆和一字型下杠杆旋转至避开筒体吊装空间的位置(与筒体的轴线相平行)；注意应使用挂钩将杠杆临时挂住。
(2)筒体吊装：将筒体吊装到筒体应变强化定位工装上，所述筒体应变强化定位工装采用一对数控滚轮架；
(3)安装水压工装：筒体上安装好水压工装，水压工装通过中央回转接头盒管路与试压泵相连接；
(4)应变强化检测装置的复位：转动应变强化检测装置的刚性立柱，使得一字型上杠杆和一字型下杠杆旋转至检测位置，一字型上杠杆的上触头与所述筒体上侧母线相接触，一字型下杠杆的下触头与所述筒体下侧母线相接触；注意应将挂钩与杠杆脱开。
(5)应变强化试验：应变强化系统的控制器通过试压泵对筒体内部进行水压加压，同时通过激光测距仪获取筒体的外径情况，以达到预先设定的筒体外径变形量；应变强化试验过程中控制器可驱动一对数控滚轮架旋转，以动态获取筒体各周向位置的外径数据，然后精确计算和控制筒体的应变强化量。
优选的，所述激光测距仪与所述一字型上杠杆转动中心之间距离等于所述上触头与所述一字型上杠杆转动中心之间距离的10倍。
相应的，所述一字型下杠杆上激光测量点与所述一字型下杠杆转动中心之间距离等于所述下触头与所述一字型下杠杆转动中心之间距离的10倍。
通过上述一字型上杠杆和一字型下杠杆的放大作用，激光测距仪可以获取到筒体外径变动量的20倍放大值。由此实现了筒体外径变动量的精确测量。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，利用一字型上杠杆和一字型下杠杆的N倍放大作用，使得激光测距仪可以获取到筒体外径变动量的2N倍放大值，由此提高了筒体外径的测量精度，从而有利于精确控制筒体的应变强化量。
第二，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，配套使用的筒体应变强化定位工装采用数控滚轮架，从而可以动态测量应变强化过程中筒体各周向位置的外径数据，使得应变强化系统全面掌握筒体的外径尺寸情况，进而有利于更精确地计算和控制应变强化过程中筒体的应变量。
第三，本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，一字型上杠杆和一字型下杠杆设置在可旋转的刚性立柱上，可以防止筒体吊装时的干涉，由此提高了筒体吊装的方便性和安全性。
附图说明
图1是本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置的结构示意图；
图2是在图1的基础上增加设置挂钩的示意图。
图中：1、筒体应变强化定位工装，2、筒体，3、刚性立柱，4、一字型上杠杆，5、一字型下杠杆，6、重力压块，7、上触头，8、激光测距仪，9、下触头，10、检测面，11、上悬臂座，12、铰轴，13、下悬臂座，14、法兰盘，15、底盘，16、T型螺栓，17、螺母，18、地面工作台，19、环形槽，20、通孔，21、重量块，22、螺钉，23、上挂钩，24、下挂钩，25、开口部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1至2所示为本发明的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置的实施例，包括架空设置在筒体应变强化定位工装1上的筒体2、竖立设置在所述筒体2一侧的刚性立柱3、转动设置在所述刚性立柱3上部的一字型上杠杆4、转动设置在所述刚性立柱3下部的一字型下杠杆5；所述一字型上杠杆4前端的上部设置有重力压块6、下部设置有与所述筒体2上侧母线相接触的上触头7，所述一字型上杠杆4尾端的下部向下竖立设置有激光测距仪8；所述一字型下杠杆5前端的上部设置有与所述筒体2下侧母线相接触的下触头9，所述一字型下杠杆5尾端的上部设置有检测面10；所述激光测距仪8的激光发射方向指向所述检测面10；所述激光测距仪8与所述一字型上杠杆4转动中心之间距离等于所述上触头7与所述一字型上杠杆4转动中心之间距离的N倍。
优选的，所述N≥5。
相应的，所述一字型下杠杆5上激光测量点与所述一字型下杠杆5转动中心之间距离等于所述下触头9与所述一字型下杠杆5转动中心之间距离的N倍。
上述述一字型上杠杆4上重力压块6的设置是为了保证上触头7与筒体2可靠地接触。
本实施例中的激光测距仪8采用红外激光测距仪。
为了使得应变强化检测装置的结构较为紧凑，进一步的改进方案是：所述刚性立柱3的上部向着所述筒体2上部的方向延伸设置有上悬臂座11，所述一字型上杠杆4通过铰轴12转动连接在所述上悬臂座11的悬臂端。
同样的，所述刚性立柱3的下部向着所述筒体2下部的方向延伸设置有下悬臂座13，所述一字型下杠杆4通过铰轴12转动连接在所述下悬臂座13的悬臂端。
为了实现应变强化试验的自动控制，进一步的改进方案是：所述激光测距仪8通过数据传输线与低温液体罐式集装箱筒体的应变强化系统的控制器相连接。
本实施例中，所述刚性立柱3的下端连接有法兰盘14，所述法兰盘14转动设置在底盘15上并通过T型螺栓16和螺母17压紧固定。
通过法兰盘14的转动设置，可以将一字型上杠杆4和一字型下杠杆5旋转至与筒体2轴线相平行的位置，从而方便了筒体2的吊装。
本实施例中，所述筒体应变强化定位工装1和所述底盘15分别固定在地面工作台18上。
为了方便刚性立柱3的旋转，所述底盘15的上平面沿周向开设有环形槽19，所述环形槽19的截面形状为T型槽截面形状，所述底盘15的下平面开设有连通所述环形槽19的通孔20，所述T型螺栓16向上穿过所述通孔20进入所述环形槽19中。
本实施例中，所述筒体应变强化定位工装1的数量为一对，所述筒体2的下部支撑定位在一对间隔布置的所述应变强化定位工装上1。
为了提高下触头9与筒体2接触的可靠性，所述一字型下杠杆5尾端的下部连接有重量块21。
作为本实施例的进一步改进，所述刚性立柱3上设置有一对挂钩23、24，所述一对挂钩23、24包括通过螺钉22固定在所述刚性立柱3上部的用于临时固定所述一字型上杠杆4的上挂钩23、通过螺钉22固定在所述刚性立柱3下部的用于临时固定所述一字型下杠杆5的下挂钩24，所述上挂钩23的开口部挂住所述一字型上杠杆4的杆体，所述下挂钩24的开口部挂住所述一字型下杠杆5的杆体。
优选的，所述挂钩23、24相对于所述螺钉22转动设置并通过所述螺钉22进行固定。
通过挂钩23、24相对于所述螺钉22的转动设置，使得挂钩23、24无需拆下即能实现挂钩23、24与杠杆4、5的挂接或脱开。
优选的，还可以在筒体应变强化定位工装1上设置支撑滚轮，在筒体2应变强化实验过程中，将筒体2旋转若干角度进行筒体2各周向位置的外径测量，或者在筒体2旋转过程中进行筒体2外径的动态测量(这时筒体应变强化定位工装1是采用数控滚轮架，筒体2支撑在数控滚轮架上，数控滚轮架与应变强化系统的控制器相连接)，从而可以使得应变强化系统全面掌握筒体2的外径尺寸情况，进而有利于更精确地计算和控制应变强化过程中筒体2的应变量。注意为了实现筒体2外径的动态测量，连接筒体2水压工装的接头宜采用中央回转接头，以适应筒体2的旋转要求。
实施例2
采用实施例1的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置的检测方法如下：
(1)应变强化检测装置的初始设置：转动应变强化检测装置的刚性立柱3，使得一字型上杠杆4和一字型下杠杆5旋转至避开筒体2吊装空间的位置(与筒体2的轴线相平行)；注意应使用挂钩23、24将杠杆4、5临时挂住。
(2)筒体吊装：将筒体2吊装到筒体应变强化定位工装1上，所述筒体应变强化定位工装1采用一对数控滚轮架；
(3)安装水压工装：筒体2上安装好水压工装，水压工装通过中央回转接头盒管路与试压泵相连接；
(4)应变强化检测装置的复位：转动应变强化检测装置的刚性立柱3，使得一字型上杠杆4和一字型下杠杆5旋转至检测位置，一字型上杠杆4的上触头7与所述筒体2上侧母线相接触，一字型下杠杆5的下触头9与所述筒体2下侧母线相接触；注意应将挂钩23、24与杠杆4、5脱开。
(5)应变强化试验：应变强化系统的控制器通过试压泵对筒体2内部进行水压加压，同时通过激光测距仪8获取筒体2的外径情况，以达到预先设定的筒体2外径变形量；应变强化试验过程中控制器可驱动一对数控滚轮架旋转，以动态获取筒体2各周向位置的外径数据，然后精确计算和控制筒体的应变强化量。
本实施例中，所述激光测距仪8与所述一字型上杠杆4转动中心之间距离等于所述上触头7与所述一字型上杠杆4转动中心之间距离的10倍。
相应的，所述一字型下杠杆5上激光测量点与所述一字型下杠杆5转动中心之间距离等于所述下触9头与所述一字型下杠杆5转动中心之间距离的10倍。
通过上述一字型上杠杆4和一字型下杠杆5的放大作用，激光测距仪8可以获取到筒体2外径变动量的20倍放大值。由此实现了筒体2外径变动量的精确测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，包括架空设置在筒体应变强化定位工装上的筒体、竖立设置在所述筒体一侧的刚性立柱、转动设置在所述刚性立柱上部的一字型上杠杆、转动设置在所述刚性立柱下部的一字型下杠杆；所述一字型上杠杆前端的上部设置有重力压块、下部设置有与所述筒体上侧母线相接触的上触头，所述一字型上杠杆尾端的下部向下竖立设置有激光测距仪；所述一字型下杠杆前端的上部设置有与所述筒体下侧母线相接触的下触头，所述一字型下杠杆尾端的上部设置有检测面；所述激光测距仪的激光发射方向指向所述检测面；所述激光测距仪与所述一字型上杠杆转动中心之间距离等于所述上触头与所述一字型上杠杆转动中心之间距离的N倍。
2.根据权利要求1所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述刚性立柱的上部向着所述筒体上部的方向延伸设置有上悬臂座，所述一字型上杠杆通过铰轴转动连接在所述上悬臂座的悬臂端；所述刚性立柱的下部向着所述筒体下部的方向延伸设置有下悬臂座，所述一字型下杠杆通过铰轴转动连接在所述下悬臂座的悬臂端。
3.根据权利要求1所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述激光测距仪通过数据传输线与低温液体罐式集装箱筒体的应变强化系统的控制器相连接。
4.根据权利要求1所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述刚性立柱的下端连接有法兰盘，所述法兰盘转动设置在底盘上并通过T型螺栓和螺母压紧固定。
5.根据权利要求4所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述筒体应变强化定位工装和所述底盘分别固定在地面工作台上；所述一字型下杠杆尾端的下部连接有重量块。
6.根据权利要求4所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述底盘的上平面沿周向开设有环形槽，所述环形槽的截面形状为T型槽截面形状，所述底盘的下平面开设有连通所述环形槽的通孔，所述T型螺栓向上穿过所述通孔进入所述环形槽中。
7.根据权利要求1所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述筒体应变强化定位工装的数量为一对，所述筒体的下部支撑定位在一对间隔布置的所述应变强化定位工装上。
8.根据权利要求1所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述刚性立柱上设置有一对挂钩，所述一对挂钩包括通过螺钉固定在所述刚性立柱上部的用于临时固定所述一字型上杠杆的上挂钩、通过螺钉固定在所述刚性立柱下部的用于临时固定所述一字型下杠杆的下挂钩，所述上挂钩的开口部挂住所述一字型上杠杆的杆体，所述下挂钩的开口部挂住所述一字型下杠杆的杆体。
9.根据权利要求8所述的一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置，其特征在于，所述挂钩相对于所述螺钉转动设置并通过所述螺钉进行固定；所述低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置的检测方法包括如下内容：
（1）应变强化检测装置的初始设置：转动应变强化检测装置的刚性立柱，使得一字型上杠杆和一字型下杠杆旋转至避开筒体吊装空间的位置并与筒体的轴线相平行；注意应使用挂钩将杠杆临时挂住；
（2）筒体吊装：将筒体吊装到筒体应变强化定位工装上，所述筒体应变强化定位工装采用一对数控滚轮架；
（3）安装水压工装：筒体上安装好水压工装，水压工装通过中央回转接头盒管路与试压泵相连接；
（4）应变强化检测装置的复位：转动应变强化检测装置的刚性立柱，使得一字型上杠杆和一字型下杠杆旋转至检测位置，一字型上杠杆的上触头与所述筒体上侧母线相接触，一字型下杠杆的下触头与所述筒体下侧母线相接触；注意应将挂钩与杠杆脱开；
（5）应变强化试验：应变强化系统的控制器通过试压泵对筒体内部进行水压加压，同时通过激光测距仪获取筒体的外径情况，以达到预先设定的筒体外径变形量；应变强化试验过程中控制器驱动一对数控滚轮架旋转，以动态获取筒体各周向位置的外径数据，然后精确计算和控制筒体的应变强化量。
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